Die Erwärmung der Meere droht, Korallenriffe von Farbkaleidoskopen in gebleichte Trümmerfelder zu verwandeln. Um diesen Abbau zu stoppen, erforschen einige Wissenschaftler eine überraschende Salbe: Probiotika.
Die Dosierung von Korallen mit einer Mischung nützlicher Bakterien verhinderte den Tod in einer in einem Aquarium simulierten Hitzewelle, berichten Forscher am 13. August in Wissenschaftliche Fortschritte. Im Vergleich dazu überlebte fast die Hälfte der Korallen, denen stattdessen eine gutartige Salzlösung verabreicht wurde, diese Bedingungen nicht. Die Forschung liefert einen Beweis für das Konzept, dass Probiotika einigen Korallen helfen könnten, Hitzestress zu überleben.
„Die Ergebnisse sind unglaublich vielversprechend“, sagt Blake Ushijima, Mikrobiologe an der University of North Carolina Wilmington, der nicht an der Forschung beteiligt war. Die Arbeit verleiht der Verwendung von Probiotika als Korallenmedizin Legitimität, sagt er, „aber wir kratzen nur an der Oberfläche. Wir verstehen nicht, wie viele dieser nützlichen Mikroben funktionieren.“
Korallen sind keine singulären Einheiten, sondern Koalitionen kooperativer Spieler. Im Mittelpunkt stehen die photosynthetischen Algen, die die Kraft der Sonne nutzen und ihren tierischen Wirt, den Korallenpolyp, mit Energie versorgen. Auch in den Korallen leben zahlreiche Bakterien, von denen viele ihren Wirt unterstützen, indem sie Nährstoffe zirkulieren oder Krankheitserreger bekämpfen. Gemeinsam als „Korallen-Holobiont“ bezeichnet, bilden Korallen und ihre mikrobiellen Partner das Grundgestein eines der artenreichsten Ökosysteme der Erde.
Zunehmende Hitzewellen im Meer testen die Integrität gesunder Holobioten (SN: 10.04.18). Unter Hitzestress spucken die Algen der Korallen giftige Chemikalien aus, die Polypen dazu veranlassen, sie herauszuwerfen. Dieser als Bleichen bekannte Prozess kann Korallen abtöten (SN: 10/18/16). Zum Beispiel hat das Bleichen einer Hitzewelle von 2016 29 Prozent der Flachwasserkorallen im nördlichen Great Barrier Reef ausgelöscht. Bakteriengemeinschaften verschieben sich auch unter Hitzestress, wodurch die Vorteile einiger Bakterien beeinträchtigt werden.
„Insgesamt sehen wir einen Zusammenbruch symbiotischer Beziehungen und alle Mikroorganismen beginnen zu kämpfen“, sagt Raquel Peixoto, Meeresökologin an der King Abdullah University of Science and Technology in Thuwal, Saudi-Arabien. Sie und ihre Kollegen haben zuvor in Laborexperimenten gezeigt, dass die Behandlung von Korallen mit sorgfältig zubereiteten probiotischen Cocktails die Korallenbleiche mildern kann. Das sei gut, sagt sie, „aber wir wollten herausfinden, ob wir sie vor der Sterblichkeit schützen können.“
Im jüngsten Aufbau simulierten die Forscher eine Meereshitzewelle in 10 Aquarien mit jeweils vier Fragmenten von Mussismilia hispida Steinkorallen, die die Temperatur 10 Tage lang auf 30 °C erhöht, bevor sie wieder auf 26 °C zurückgestellt wird. Die Hälfte der Korallen wurde mit sechs Bakterienstämmen von M. hispida alle drei Tage während der Hitzewelle und alle fünf Tage danach, während die andere Hälfte eine Kochsalzlösung erhielt. Im Laufe von 75 Tagen maßen Peixoto und ihre Kollegen die Gesundheit der Korallen und die Veränderungen der Stoffwechselaktivität des Holobionten, zusammen mit dem Ein- und Ausschalten von Genen.
Korallen in beiden Gruppen gebleicht, aber die probiotische Behandlung hat letztendlich funktioniert. Während 40 Prozent der mit Kochsalzlösung behandelten Korallen der Hitze erlagen, überlebten alle in Bakterien gebadeten Korallen. „Das war überraschend und super spannend“, sagt Peixoto. Das Probiotikum scheint die Erholung von Korallen zu unterstützen, indem es genetische und metabolische Veränderungen im Wirt induziert, die mit der Eindämmung von Entzündungen verbunden sind und beschädigten Zellen ermöglichen, sich selbst wieder aufzubauen, fanden die Forscher heraus.
„Der Klimawandel beeinflusst Korallen schneller, als sie sich anpassen können“, aber ihre mikrobiellen Partner können schneller auf Veränderungen reagieren, sagt Kimberly Ritchie, Meeresbiologin an der University of South Carolina Beaufort, die nicht an der Forschung beteiligt war. Solche Veränderungen, die probiotische Behandlungen bewirken könnten, könnten „Korallen mehr Zeit verschaffen“, sagt sie.
Peixoto und ihre Kollegen planen, über das Aquarium hinauszugehen und Mitte August mit Experimenten zu beginnen, um herauszufinden, ob Probiotika wilden Korallen helfen können. Einige Wissenschaftler sind jedoch skeptisch gegenüber dem ultimativen Nutzen der zusätzlichen Bakterien, insbesondere für große Riffe mit Hunderten von Korallenarten. „Probiotika sind gerade sexy“, sagt Ty Roach, Molekularökologe am Hawaii Institute of Marine Biology in Kaneohe. „Ich kann mir Szenarien vorstellen, in denen dies ein großartiger Ansatz wäre … aber ich glaube nicht, dass sie die Riffe retten werden.“
Zum Beispiel scheint die Anwendung von Probiotika auf große Riffe mit Hunderten von Korallenarten eine logistische Herausforderung zu sein, sagt Roach. Und es kann zu unbeabsichtigten Folgen kommen. „Was für eine Koralle gut ist, kann für andere Korallen oder Organismen nicht gut sein“, sagt Roach. „Bei so komplexen Ökosystemen wie Korallenriffen kann ich mir nicht vorstellen, dies in großem Maßstab zu tun, ohne unvorhergesehene, potenziell schädliche Auswirkungen zu haben.“
Peixoto sagt, dass die hier verwendeten Probiotika sorgfältig geprüft werden und keine bekanntermaßen lebensgefährlichen Stämme verwendet werden. Insgesamt werden Probiotika „kein Wundermittel sein“, sagt sie. Das einzige, was die Riffe retten wird, ist die Verringerung der Kohlendioxidemissionen, um die globale Erwärmung zu reduzieren. „Aber wir brauchen immer noch Restaurierung und Rehabilitation, um mit der Realität fertig zu werden, die wir jetzt haben“, sagt sie, und Probiotika sind vielversprechend.